[发明专利]一种城铁车辆轮周牵引力的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种城铁车辆轮周牵引力的测试方法。

背景技术

城市轨道交通车辆的轮周牵引力十分重要，关系到列车的牵引特性和加速度试验。然而由于轮轴的旋转和轮轨的相对运动，行车时的轮周牵引力难以直接测量。在现有的测试技术中，一般采用间接的试验方法测试轮周牵引力，由于间接测试方法应用的车辆信号的来源和种类不同，试验人员常采用分散的多种实验仪器和设备，增加了试验的复杂度、降低了试验的效率以及可靠性。同时，由于间接测试的牵引力没有被直接获得，试验人员需对大量试验数据进行分析和处理。以上这些都不符合现代检测集成化、便捷化、自动化的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种城铁车辆轮周牵引力的间接测试方法，该方法可减少测试牵引力时所需的设备，测试过程简单、方便，对试验数据自动采样和分析，提高牵引特性的列车型式试验的效率和分析精度。

为实现上述目的，本发明提供一种城铁车辆轮周牵引力测试方法，其特征在于包括下列步骤：

步骤一：在列车上布置传感器：用三个电流传感器测量一个车轴牵引电机的线电流i_u、i_v和i_w，采用三个电压传感器以△接方式连接入牵引电机的三相绕组测量线电压u_u、u_v和u_w；在列车外安装雷达测量列车的时速v；在车厢内固定加速度计，测量列车的纵向加速度a；

步骤二：将电流传感器输出、电压传感器输出和加速度计的输出接入模拟信号接口；

步骤三：将雷达信号接入计算机，测试采集单元与计算机相连；

步骤四：选择一段平直轨道进行试验，手柄推到牵引满级位，利用计算机采集各传感器信号；

步骤五：计算机配置测试采集单元使用的通道，设置转折速度、牵引电机效率、传动效率、车辆的运行阻力模型和系统的采样频率，按照采样频率依次采集配置通道的数据，根据采集的电压、电流、速度和加速度信号，由计算机分情况计算轮周牵引力：

1.车速小于转折速度，牵引系统工作在恒转矩区：

F_i＝ω_i+m×a_i

Fi＝ωi+m×ai

其中：ω_i为在不同速度下运行阻力；

a_i为在不同速度下的加速度，m/s²；

2.车速大于等于转折速度，车辆工作在恒功率区：

(1)计算牵引电机的有功功率：

其中：P_i为在不同速度下运行阻力值，kW；

T牵引电机的电周期，s；

(2)计算所有牵引电机的功率，由此计算列车的轮周牵引力：

其中：F_i轮周牵引力，kN；

v车辆速度，km/h；

η_i电机效率(持续点电机效率)；

η_e机械传动效率；

n测试系统进行采样计算的牵引电机数；

N列车上牵引电机的总数；

步骤六：根据计算结果，输出不同车速下牵引力曲线。

所述的测试采集单元采用嵌入式技术，包含电源模块、传感器接口单元、信号调理单元、信号转换单元和微控制单元，实现采集、调理并转换牵引系统的被测信号；电源模块为整个采集单元供电，传感器接口单元与传感器连接，为传感器供电并输入传感器电信号；传感器接口单元连接至信号调理单元，完成采样信号的整形、运算和低通滤波；调理单元的输出经过信号转换单元的处理，由模拟信号变为数字信号，经内部总线传输给微控制单元。

本发明的积极效果在于：

(1)采用集成度高的测试采集单元对牵引力计算所需的电压、电流信号进行采集，减少了测试的设备，便于携带和测试。

(2)计算机在测试过程中自动采集、计算和显示，测试方法简单高效。

附图说明

图1为牵引电机的传感器布置示意图；

图2测试系统的连接图；

图3是测试采集单元的组成框图；

图4是本发明方法流程图；

图5测试结果示意图。

具体实施方式

具体测试方法如下：